Способ измерения частотных флуктуаций высокостабильных генераторов

,10560 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 01 й 23/00 3(50 ГОС ЕТ СССР ОТНРЫТ ВЕННЫЙ НОИЗОБРЕТЕ ЛАМ НИЙ И ИЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВИДЕТЕЛЬСТВУ(54 ) (57СПОС .ФЛУКТУАЦИЙ ВЫ ТОРОВ, основа Фазы исследуе л и ч а ю щ и Б ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ОКОСТАБИЛЬНЫХ ГЕНЕРА- ный на сравнений ого сигнала, .о т й с я тем, что, с(21) (22) (46) (72) и А.С (53) (56) и вр Горш ради 3446039/18-2126.05.8223.11,83. Бюл. 9 4С,М. Маевский, Е,КМилковский621.317(088.8)1. Аппаратура дляменных измерений,ова А,П, М., Сов1971, с. 246,Таи же, с, 249,целью повышения точности измерения частотных флуктуаций высокостабильных генераторов в диапазонечастот исследуемого сигнала, изопорного сигнала формируют равныеинтервалы времени, измеряют мгновенные значения фазы исследуемогосигнала через сформированные равныеинтервалы времени и определяют значение частотных флуктуаций какотношение разности текущего знания разности смежных измеренньх зна-,чений фазы исследуемого сигнала исреднего значения разностей смежных измеренных мгновенных значенийфазы исследуемого сигнала к значениюсформированногО интервала времени. .1056070 О ч20 50 60 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовано в устройствах для измерения частотных и фазовых Флуктуаций высокостабильных генераторов.Известен способ измерения частотных Флуктуаций высокостабильных генераторов путем определения с помощью частотомера длительности периода разностной частоты смешиваемых исследуемого и опорного сигналов (1.Указанный способ обеспечивает недостаточно высокую точность измерения частотных Флуктуаций,Это вызвано тем, что способ требует определенной и постоянной раз ности частот сравниваемых сигналов, Существующие стандарты частоты, ис. - пользуемые в качестве опорных генераторов, имеют Фиксированные значения частот выходных сигналов, Час- тоты исследуемых сигналов могут иметь произвольное значение, поэтому для выполнения требуемого условия необходимо применять преобразование частоты опорного сигнала В про-, цессе преобразования частоты в преобразованную частоту неизбежно вносятся дополнительные частотные или фазовые Флуктуации, создаваемые частотными преобразователями.Наиболее близким техническим ре- шением к изобретению является способ измерения частотных флуктуа ций, основанный на сравнении фазы исследуемого сигнала генератора с 35 Фазой сигнала опорного генератора при помощи фазового детектора 2 .Недостатком способа является недостаточно высокая точность измерения частотных флуктаций в диапа зоне частот исследуемого сигнала Это вызвано необходимостью равенства частот сравниваемых сигналов и, следовательно, перестройки частоты опорного генератора в диапазоне час тот исследуемого сигнала.Целью изобретения является повышение точности измерения частотных флуктуаций высокостабильных ге" нераторов в диапазоне частот исследуемого сигнала,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения частотных Флуктуаций высокостабильных генераторов, основанному на сравнении фазы исследуемого сигнала с Фазой опорного сигнала, иэ опорного сигнала формируют равные интервалы времени измеряют мгновенные значения фазы исследуемого сигнала через сформированные равные интервалы времени и определяют эначенйе частотных Флуктуаций как отношение разности текущего значения раэностй смежных измеренных мгновенных значений Фазы исследуемого сигнала и среднего значения разностей смежных измеренных мгновенных значений Фазы исследуемого сигнала к значению сформированного интервала времени,Сущность предлагаемого способа заключается в том, что частотные. флуктуации высокостабильных генераторов определяют как отношение отклонения части значения фазового набега исследуемого сигнала эа сформированный интервал времени без учета целого числа его периодов от усредненногозначения указанных частей значений Фазовых набегов к значению сформированного интервала времениВ предложенном способе не учитывается целое число периодов исследуемого сигнала эа сформированный интервал времени, так как отклонение фазового набега сигнала, высоко- стабильного генератора от усредненного значения набега эа короткие интервалы времени (при измерении кратковременной нвстабильностй "частоты ) не превышает одного его периода.Из сигнала опорного высокостабильного генератора формируют равные интервалы времени , которые являются интервалами определения частотных Флуктуаций, характеризующих нестабильность частоты исследуе" мого сигнала Через каждый сформиро- ванный интервал времени определяют мгновенные значения фазы ф( ) исследуемого сигнала и находят значения разностей каждый двух смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала Полученные таким образом значения разностей гсмежных мгновенных значений фазы .исследуемого сигнала представляют собой часть Фазового набега исследуемого сигнала за время С без учета целого числа и его периодов Ф( , ) - ф(С ) = д 7;Ф(Ь)где лТ; Ф(1 ) - полный Фазовый набегисследуемого сигнала эа интвервал времени с 1т+1При отсутствии частотных флуктуаций исследуемого сигнала .значение указанной разности имеет неизменное значение,По М значениям указанной разнос- .ти смежных мгновенных значений Фазы исследуемого сигнала находят ее среднее арифметическое значе- ние й(и) 1 ) йф(3-ф(М - :д ф(1 )1056070 1 О 25 ВНИИПИ Заказ 9293/36 Тираж 710 Подписное Филиал ППЛ "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,4 Мгде й ГФ ( С;) - усредненное по й реализациям значениефазового набега сигнала на интервалевремени С Значение М выбирает:я из условия М 31 охгде Тс, - период самой низкочастотной состав.пяющей анализируемых частотных флуктаций,Частотные флуктуации аФ определяют как отношение разности текущего значения разности смежных 15мгновенных значений фазы исследуемого сигнала и усредненного значения разности смежных мгновенныхзначений фазы исследуемого сигнала"к значению сформированногс интер-вала времени Г)-ф,3-1,)-,)ФГФцНа чертеже приведено устройство,реализующее предлагаемый способ.Из сигнала опорного генератора1 формируют с помощью делителя 2частоты и формирователя 3 импульсов 30короткие импульсы с перибдом следования, равным требуемому интервалу определения частотных флуктуаций исследуемого сигнала Измеритель 4 мгновенных значений фазыЗ 5сигнала в моменты прихода на егоуправляющий вход коротких импульсовс выхода формирователя измеряетмгновенные значения текущей фазывыходного сигнала иеследуемого.генератора 5, Измеренные мгновенные;значения текущей фазы исследуемогосигнала поступают через коммутатор6 в оперативное запоминающее устройство ОЗУ 1 7, в котором в каждый момент времени хранятся,"коды двух45смежных мгновенных значений фазыисследуемого сигнала Арифметическое устройство 8 вычисляет значенияразностей смежных мгновенных значений фазы исследуемого сигнала, 50которые с выхода арифметическогоустройства через коммутатор поступают в ОЗУ 7, В ОЗУ 7 постояннохранятся- коды М последовательныхзначений разностей смежныхмгновенных значений фазы исследуемого сигнала, среднее значение которыхвычисляется арифметическим устройством и хранится также в ОЗУ Арифметическое устройство вычисляет разность последнего записанногов ОЗУ 7 значения разности смежныхмгновенных значений фазы исследуемого сигнала и среднего значения,а также производит деление полученной разности на значение сформирован.ного интервала времени, Полученные при этом значения частотныхфлуктуаций последовательно записываются в выходной регистр 9, Вкаждом цикле вычислений новое М-евычисленное значение разности смежных мгновенных значений Фазы исслелуемого сигнала записывается в ОЗУвместо (М- М)-го значения с соответствующей коррекцией среднегозначения . Устройство 10 управлениясинхронизирует работу коммутатора,ОЗУ 7, арифметического устройстваи выходного регистра,Согласно предлагаемому способуизмерение частотных флуктуацийвысокостабильных генераторов осуществляют в широком частотном диапазоне относительно сигнала опорного генератора фиксированной частоты, в качестве которого можетбыть применен стандарт частоты,отличающийся наивысшей стабильностью, При этом отпадает необходимость в перестраиваемом в широком частотном диапазоне высокостабильном опорном генераторе, создание которого является самостоятельной сложной технической задачей.Измерение мгновенных значенийтекущей фазы исследуемого сигналаможет быть осуществлено путем запоминания мгновенных значений сигнала и последующего вычислениязначения фазы сигнала с помощью вычислителя тригонометрических функций, Запоминание мгновенных значений сигнала может быть осуществлено с высокой точностью известнымиметодами, например с помощью стробоскопического преобразователя,работающего в диапазоне частот додесяти гигагерц. Следовательно, предлагаемыйспособ позволяет измерять с высокойточностью частотные .флуктуации высокостабильных генераторов в широ-ком частотном диапазоне исследуемых сигналов без применения перестраиваемого а таком же диапазоне опорного генератора, частотные флуктуации которого, вызванные в основномналичием цепи перестройки частоты,ограничивают точность измеренияпротивопоставляемого способа,Т